Das Internet hat sich als neues, beinahe omnipräsentes Leitmedium in den Alltag der Menschen integriert. Es beeinflusst durch seine Struktur die herkömmliche Informations- und Kommunikationstechnologie drastisch. Der Mensch erhält durch das Netz Zugriff auf unvorstellbar große Informationsmengen und kann sie nach Bedarf abrufen. Entfernungen spielen keine Rolle mehr, das Internet ermöglicht es, Daten von anderen Kontinenten durch Netzwerksysteme in Sekundenschnelle einzusehen. Spricht man heute vom Global Village und Globalisierung, so ist das Internet ein entscheidender Faktor für den interkulturellen Austausch. Dabei ist es umso interessanter zu verstehen, wie die Kommunikationsmechanismen hinter diesem gewaltigen Apparat funktionieren und wie aus dem scheinbar so simplen Anwendungen, wie dem verschicken von Einsen und Nullen, ein umfassendes Netzwerk aus Millionen von Endpunkten geworden ist, das über mannigfache Anwendungen miteinander in Verbindung steht. In dieser Arbeit soll zuerst ein Überblick über die Entstehungsgeschichte des Internet, bzw. des Ende der sechziger Jahre eingeführten ARPANET, gegeben werden. Darauf folgt eine Einführung in die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells, um die Netzwerkarchitektur grundlegend zu erläutern. Insbesondere wird in den Folgekapiteln auf die Übertragung von Informationen durch Internetworking mit TCP/IP eingegangen, um zu verdeutlichen, wie Anwendungen im Internet Zieladressen identifizieren können um somit Datentransfer erst ermöglichen. Die letzten beiden Kapitel befassen sich mit einer kurzen Erläuterung des Domain Name Systems und der Uniform Resource Identifiers, um die für den Netzbürger am auffälligsten Verbindungen zum eigentlichen komplexen Kommunikationsmodell zu veranschaulichen. Dies wird aber nicht im Detail ausgeführt, da eine genauere Betrachtung der Übertragungstechniken wichtiger erscheint.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Historischer Hintergrund
3. Das OSI-Referenzmodell
3.1 Die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells
3.1.1 Anwendungsschicht
3.1.2 Darstellungsschicht
3.1.3 Sitzungsschicht
3.1.4 Transportschicht
3.1.5 Vermittlungsschicht
3.1.6 Sicherungsschicht
3.1.7 Bitübertragungsschicht
4. TCP/IP Protokoll
4.1 IP-Adressierung
4.2 IP-Datagramme
4.3 Transmission Control Protocol
4.4 Drei-Wege-Handshake
5. Domain Name System
6. Uniform Resource Identifier
7. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die technischen Grundlagen und Mechanismen, die den Datentransfer und die Kommunikation im Internet ermöglichen. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie aus der Vernetzung von Endpunkten ein stabiles, globales Kommunikationssystem entstanden ist und welche Protokolle diesen Prozess heute steuern.
- Entstehungsgeschichte des Internets (ARPANET)
- Struktur und Funktionen des OSI-Referenzmodells
- Technische Funktionsweise der TCP/IP-Protokollfamilie
- Rolle von Domain Name System (DNS) und Uniform Resource Identifiers (URI)
Auszug aus dem Buch
3.1.1 Anwendungsschicht
Auf die Anwendungsschicht arbeiten die gesamten untergeordneten Schichten hin. „Die untergeordneten Schichten des Modells existieren ausschließlich, um die Prozesse, die innerhalb der Anwendungsschicht stattfinden, zu ermöglichen und zu unterstützen.“6 Als oberste der sieben Schichten ist sie zuständig für den Zugriff auf das Netz durch den User. Sie stellt als einzige die OSI-Dienste direkt zur Verfügung. Auf ihr finden die Dateiübertragung und die Dateiverzeichnistätigkeiten statt. Des Weiteren ist sie zuständig für die Nachrichtenübertragungs- und –Verwaltungsdienste und die Auftragsübertragung und remote Auftragsverwaltung.7 Als solche bietet sie den Anwendungen Zugriff auf das Netz für beispielsweise E-Mail-Dienste. Die Protokolle und Dienste der Anwendungsschicht sind unter anderem http und Telnet. Telnet ist ein Werkzeug um andere Rechner über das Internet fernzusteuern. Dazu wird beispielsweise Zugriff auf Datenbanken und andere Informationen gewährleistet.8 Das Hypertext Transfer Protocol (http) ist zuständig für den Zugriff auf nicht lokal gespeicherte Informationen die durch einen Server zu erreichen sind. Das http/1.1 Protokoll ist ein verbindungsorientierter Transportdienst, der auf dem Prinzip des Request/Response aufbaut. Dabei wird vom Client eine Aufforderung an den Server gesendet, welcher daraufhin eine Antwort sendet. Eine solche Kommunikation kann auch Proxys oder Tunnels stattfinden.9 Darauf soll aber nicht weiter eingegangen werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Rolle des Internets als Leitmedium und definiert das Ziel der Arbeit, die technischen Kommunikationsmechanismen hinter dem weltweiten Netzwerk zu erläutern.
2. Historischer Hintergrund: Dieses Kapitel zeichnet die Entwicklung des Internets vom ARPANET der späten sechziger Jahre bis hin zur Kommerzialisierung und massenhaften Verbreitung durch WWW-Browser nach.
3. Das OSI-Referenzmodell: Hier wird das siebenstufige Modell als theoretischer Standard für die Netzwerkarchitektur eingeführt, um die verschiedenen Ebenen der Kommunikation zwischen Client und Server zu systematisieren.
3.1 Die sieben Schichten des OSI-Referenzmodells: Dieser Abschnitt beschreibt detailliert die Funktion und hierarchische Aufgabenverteilung jeder der sieben Schichten, von der Bitübertragung bis zur Anwendungsebene.
3.1.1 Anwendungsschicht: Diese oberste Schicht stellt dem Benutzer die Dienste für Netzwerkanwendungen bereit und ist die Schnittstelle für Protokolle wie HTTP und Telnet.
3.1.2 Darstellungsschicht: Hier findet die Übersetzung und Kodierung von Daten statt, um sicherzustellen, dass unterschiedliche Systeme die Informationen in einem gemeinsamen Format lesen können.
3.1.3 Sitzungsschicht: Diese Schicht verwaltet den logischen Auf- und Abbau von Verbindungen sowie die Synchronisation des Datenflusses zwischen zwei Systemen.
3.1.4 Transportschicht: Sie ist für den zuverlässigen Austausch von Daten zwischen Endsystemen zuständig und agiert als Schnittstelle zwischen Anwendungs- und Transportsystem.
3.1.5 Vermittlungsschicht: Diese Schicht steuert das Routing der Datenpakete über Zwischenknoten wie Router und identifiziert dabei die Netzknoten.
3.1.6 Sicherungsschicht: Hier wird die fehlerfreie Übertragung von Datenblöcken durch Prüfsummen und Flusskontrolle innerhalb des Übertragungsmediums sichergestellt.
3.1.7 Bitübertragungsschicht: Als unterste Schicht definiert sie die physikalische Übertragung von Bits durch elektrische, optische oder elektromagnetische Signale.
4. TCP/IP Protokoll: Das Kapitel behandelt die entscheidenden Basisprotokolle, die für die Adressierung und Übertragung in einem virtuellen Netzwerk unerlässlich sind.
4.1 IP-Adressierung: Es wird das System der 32-Bit-Adressierung erläutert, das jedem Host im Internet eine eindeutige, routbare Identität zuweist.
4.2 IP-Datagramme: Dieser Teil beschreibt die Struktur der Datenpakete (Header-Felder) im IPv4-Standard und wie diese für das Routing verarbeitet werden.
4.3 Transmission Control Protocol: Hier wird TCP als verbindungsorientiertes, zuverlässiges Transportprotokoll beschrieben, das Datenverlust vermeidet und die richtige Reihenfolge sichert.
4.4 Drei-Wege-Handshake: Dieser Abschnitt erklärt den Verbindungsaufbau- und Abbauprozess mittels SYN- und FIN-Segmenten zur Sicherstellung einer kontrollierten Kommunikation.
5. Domain Name System: Das Kapitel erläutert, wie das DNS die komplexen IP-Adressen für den Menschen lesbar in hierarchische Domain-Namen übersetzt.
6. Uniform Resource Identifier: Hier wird definiert, wie URIs zur eindeutigen Identifikation und zum Zugriff auf Ressourcen im Web verwendet werden.
7. Fazit: Die Schlussbetrachtung fasst zusammen, dass die Komplexität der Internet-Strukturen trotz ihrer Verborgenenheit der Schlüssel für den Erfolg und die Nutzerfreundlichkeit des modernen Internets ist.
Schlüsselwörter
Internet, OSI-Referenzmodell, Protokolle, TCP/IP, Datentransfer, ARPANET, Adressierung, IP-Datagramm, Domain Name System, DNS, Uniform Resource Identifier, URI, Netzwerkarchitektur, Kommunikation, Router
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die grundlegenden technischen Prozesse und Netzwerkstrukturen, die den Datenaustausch im modernen Internet erst möglich machen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit deckt die Entstehungsgeschichte des Internets, das OSI-Referenzmodell, das TCP/IP-Protokoll, Adressierungsmechanismen sowie das Domain Name System ab.
Was ist das primäre Ziel der wissenschaftlichen Analyse?
Das Ziel ist es, dem Leser ein grundlegendes Verständnis für die komplexe Kommunikation zwischen Computernetzwerken zu vermitteln, die hinter der einfachen Nutzeroberfläche eines Webbrowsers verborgen bleibt.
Welche wissenschaftliche Methode verwendet der Autor?
Der Autor führt eine technische Analyse auf Basis bestehender Netzwerkmodelle und Standardwerke zur Computerkommunikation durch.
Welche Inhalte bilden den Kern des Hauptteils?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte Betrachtung des OSI-Schichtenmodells und eine Untersuchung der für das Internet essenziellen TCP/IP-Protokolle.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Kernsätze wie OSI-Schichtenmodell, TCP/IP-Protokolle, Routing, Adressierung und globale Vernetzung sind für die inhaltliche Ausrichtung prägend.
Was unterscheidet das IP-Protokoll in seiner Arbeitsweise von TCP?
IP arbeitet als verbindungsloses "Best Effort"-Protokoll für die Adressierung und Vermittlung, während TCP darauf aufsetzt, um eine zuverlässige, verbindungsorientierte Übertragung ohne Datenverlust zu gewährleisten.
Wie trägt der Drei-Wege-Handshake zur Stabilität bei?
Er dient dem gesicherten Auf- und Abbau einer Verbindung zwischen zwei Systemen, sodass sichergestellt ist, dass beide Partner bereit sind und keine Daten bei der Übertragung verloren gehen.
Warum wurde das Domain Name System entwickelt?
Es dient der Benutzerfreundlichkeit, da Menschen sich Namen (z.B. uni-passau.de) wesentlich leichter merken können als die zugrunde liegenden numerischen IP-Adressen.
- Arbeit zitieren
- Bachelor of Arts Niklas Weith (Autor:in), 2011, Das Netz - Datentransfer und Kommunikation im Internet, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/173828
